(57)【要約】【課題】  この発明は、圧気供給ラインと第２流体圧供給ラインとを有する打撃機構付きロックビット装置に関する。【解決手段】打撃機構付きロックビット装置は、その内部にダウンザホールドリル本体を駆動させる圧気の圧気供給ラインと第２流体圧供給ラインとを独立して設け、また、ダウンザホールドリル本体の排気路に逆止弁を設けており、ダウンザホールドリル本体によりビットを掘進する際には圧気供給ラインから圧気を供給すると共に第２流体圧供給ラインから第２流体圧を補助的に供給し、両者を下端で合流させてスライムを排出し、ダウンザホールドリル本体を駆動させずケーシングを回転してビットを掘進させる場合は第２流体圧供給ラインから第２流体圧を吐出してスライムを排出させることを特徴とする。【選択図】  図１
2007291693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダウンザホールドリル本体を内蔵したケーシング内に、ダウンザホールドリル本体を駆動させると共にスライム排出用に吐出させる圧気供給ラインと、該圧気供給ラインとは別に設けられてスライム排出用に供給される第２流体圧供給ラインとを有し、前記ダウンザホールドリル本体の排気路には逆止弁を設けてなり、
ダウンザホールドリル本体によりビットを掘進する際には圧気供給ラインから圧気を供給すると共に第２流体圧供給ラインから第２流体圧を補助的に供給し、両者を下端で合流させてスライムを排出し、
ダウンザホールドリル本体を駆動させずケーシングを回転してビットを掘進させる場合は第２流体圧供給ラインから第２流体圧を吐出してスライムを排出させることを特徴とする打撃機構付きロックビット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧気供給ラインと第２流体圧供給ラインとを有する打撃機構付きロックビット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロックビットなどを用いて岩石を掘削（例えば、特開平６−２２８９３８号など）する場合、ロータリー式ボーリングマシンによりロッドの回転と給進によって掘削を行っており、下記ダウンザホールドリルなどを使用した場合に比べ、一般に掘削作業のスピードが遅くなる。
一方、ダウンザホールドリル本体などの打撃機構（例えば特開平９−５３３７７号など）での削孔は、エアースイベルにロッドが接続され、この下端にダウンザホールドリル本体が取り付けられた装置に圧気を供給しつつ、ボーリング機で回転、給進するもので、ロッド内にエアースイベルを通って、圧気を送り、ダウンザホールドリル本体を駆動した空気はドリルビットの前面からドリルロッドと孔壁との間を通り空気とスライムが地上へ排出されていた。しかし、この場合、打撃による騒音や振動が発生するので、作業場所によっては使用することができない。
また、特開平１０−８８９５２号では、同心の三重管からなる多孔管ロッドに、泥水 等のスライム排出及び崩壊防止用流体通路、ダウンザホールドリル本体駆動用流体通路、ダウンザホールドリル本体駆動後の排気通路を備え、泥水等のスライム排出及び崩壊防止用流体通路とダウンザホールドリル本体用流体通路を分離し、泥水等の圧力の影響を受けずにダウンザホールドリル本体を駆動する構成も知られているが、構造が複雑となるという欠点がある。
そこで、低騒音・低振動で掘削できるロックビットと騒音、振動は大きいものの掘削速度において優れているダウンザホールドリルの利点を折衷し、低騒音・低振動ながらロックビットよりも掘削性能の良い装置を創案した。
即ち、ロックビットの上端をダウンザホールドリルで打撃できる構造の装置である。この場合、ダウンザホールドリルはこの装置と同じ孔径を掘削する通常のサイズよりも小さくする。このため同じ孔径を掘削する通常のサイズのダウンザホールドリルよりも低騒音・低振動とすることができ、しかも回転と給進だけで掘さくする場合に比べて、打撃力が加味される分、通常のロックビットよりも掘削速度が向上する。
この場合、ダウンザホールドリルは小型になるので、その分これを駆動させるための圧気はその量が少ない。しかし、この圧気はハンマーを駆動させた後はスライムを地上に搬出するのに利用されるため、そのための必要圧気量以下しか送気できない場合、スライムの排除ができなくなる虞がある。ダウンザホールドリルの内部部品を調整し、打撃に利用される以上の圧気が通過できるようにすることも可能であるが、機械的寸法から限界がある。
【特許文献１】特開平１０−８８９５２号
【特許文献２】特開平１１−１５５６１９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その主たる課題は、ダウンザホールドリル本体を小型化して内蔵したロックビット装置において、スライムを地上へ排出するために、ダウンザホールドリル本体を駆動させる圧気供給ラインとは別に、上記圧気の圧力を高める流体圧を送る第２流体圧供給ラインを独立に設け、且つ圧気供給ラインが負圧になった際にスライムや流体の逆流を防ぐ逆止弁を設けた打撃機構付きロックビット装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、請求項１の発明では、
ダウンザホールドリル本体を内蔵したケーシング内に、ダウンザホールドリル本体を駆動させると共にスライム排出用に吐出させる圧気供給ラインと、該圧気供給ラインとは別に設けられてスライム排出用に供給される第２流体圧供給ラインとを有し、前記ダウンザホールドリル本体の排気路には逆止弁を設けてなり、
ダウンザホールドリル本体によりビットを掘進する際には圧気供給ラインから圧気を供給すると共に第２流体圧供給ラインから第２流体圧を補助的に供給し、両者を下端で合流させてスライムを排出し、
ダウンザホールドリル本体を駆動させずケーシングを回転してビットを掘進させる場合は第２流体圧供給ラインから第２流体圧を吐出してスライムを排出させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
この発明は、小型のダウンザホールドリル本体を用いてロックビットを掘進し、またはダウンザホールドリル本体を用いずにケーシングを回転させてロックビットを掘進することができるので、用途に応じた使用法を選択することができる。
そして、スライム排出には、ダウンザホールドリル本体を用いる場合は、圧気供給ラインと第２流体圧供給ラインとを併用するので、スライム排出を確実に行うことができる。
またダウンザホールドリル本体を用いない場合には、掘進に際して振動や騒音が生じることがなく、極めて利便性が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に、この発明の打撃機構付きロックビット装置の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
打撃機構付きロックビット装置は、その内部にダウンザホールドリル本体を駆動させる圧気の圧気供給ラインと第２流体圧供給ラインとを独立して設け、また、ダウンザホールドリル本体の排気路に逆止弁を設けることで、掘進速度を速めることを実現した。
ここで、説明の便宜上、掘進方向、即ち、ロックビット装置のビット側を下とし、スイベル側を上とする。
【実施例１】
【０００７】
［ロックビット］
打撃機構付きロックビット装置は、装置本体部と専用ツール部とからなっている。
装置本体部は、図９および図５から図８に示す構成からなっている。
本実施例でビットは、トリコンビットなどのロックビット１を使用している。
このロックビット１は、下部の頭部１Ａが３つのローラビットを回転可能に支持した構成からなっており、その上部が小径の頸部１Ｂとなっており、ビットサブ２にねじ込み接続される。
【０００８】
［ビットサブ］
ビットサブ２は、下端に鍔部２Ａを有する略筒形状からなっており、内部に主排気路２ａと、両側から下降して主排気路２ａに繋がる２つの分岐排気路２ｂとを有している。
そして、ビットサブ２には、ダウンザホールドリル本体用ビットと同様のスプラインが形成されている。
なお２ｃは、主排気路２ａの下端に形成されてロックビット１の頸部１Ｂを嵌合固定する受部、２ｄは主排気路２ａの上端に形成されて内周壁面にネジ部を形成した受部である。
【０００９】
［ドライブサブ］
そして、公知のダウンザホールドリル本体と同様に、ビットサブ２にドライブサブ１２を外嵌し、該ドライブサブ１２の上端にドライブサブブッシュ１４を係止している。
ドライブサブ１２は、略筒体からなっており、その下方の端面１２ａが前記ビットサブ２の鍔部２Ａと衝合するストッパとなっており、また上部は断面テーパ状となって外周面にネジ部１２ｂが形成されている。
前記ドライブサブブッシュ１４はビットサブ２に僅かな隙間を隔てて外嵌しており、ビットリテーナリング（二つ割りリング）１５によってケーシング１８に固定される。
そして、ビットサブ２に接続されたロックビット１は、ケーシングに固定されたドライブサブ１２との間で離間する方向にストロークさせることができる。
【００１０】
［ドライブサブブッシュ］
本実施例では、ドライブサブ１２とビットリテーナリング１５の間にドライブサブブッシュ１４を介設しているので、該ドライブサブブッシュ１４の高さを変えることで、ビットサブ２のストローク長と後述のダウンザホールドリル本体２０のビットストローク長を整合させることができる。
従って、ドライブサブブッシュ１４を交換することで、内蔵されたダウンザホールドリル本体２０の機種やサイズが変わっても対応することができる。
【００１１】
［ホールディング・ドライブサブリテーナ］ 
次に、ビッドサブ２の上端外周壁と摺動可能に接し、前記ビットリテーナリング１５の上端に接続されてケーシング１８に固定されるホールディング・ドライブサブリテーナ１７が設けられている。
ホールディング・ドライブサブリテーナ１７は、略筒体からなり、上部に徐々に拡開してホールディング・ドライブサブ９を支承する受部１７ａが形成されている。
【００１２】
［ケーシング］
一方、ケーシング１８は筒体からなっており、下端内周面が下方に向かって拡開するテーパー面となっておりネジ部１８ａが形成されている。
このネジ部１８ａにドライブサブ１２上方の外周面に形成されたネジ部１２ａを嵌め込み、一体に螺着している。
これによりドライブサブ１２の上部とケーシング１８の下部が重なって、一体に固着されている。
【００１３】
［ブレークアウトリング］
また、ブレークアウトリング１３（図５（ｂ）参照）をケーシング１８の下端とドライブサブ１２の中途位置に形成された段部との間に介設しており、上記ドライブサブ１２とケーシング１８とのネジ緩めを容易にすることができるようにしている。
同様に、ケーシング１８の上端と後述のトップサブ２９の下端の間にもブレークアウトリング１９が介設されている（図７参照）。
【００１４】
［チェックバルブ］
また、前記ビットサブ２の主排気路２ａには、その上部で後述のヒッティングサブ７と接する位置の通路内にポリプロピレン製のボール３と、バルブスプリング４と、バルブガイド５と、Ｏリング６などのチェックバルブ構成部材を組み込んでチェックバルブＣを形成しており、ダウンザホールドリル本体２０への泥水等の逆流を防止している。
【００１５】
［ヒッティングサブ］
前記ビットサブ２の上方で主排気路の上部拡開部分に小径で略筒状のヒッティングサブ７が嵌合し、螺合により接続される。
これによりビットサブ２の主排気路とヒッティングサブ７の中空部分とが連通する。
このヒッティングサブ７は、ダウンザホールドリル本体２０のビットシャンクに相当する部分であり、消耗度が高いため着脱可能となっておりビットにトルク伝達のためのスプラインは形成されておらずプランジャのような形状からなっており、ダウンザホールドリル本体２０への泥水等の逆流を防止するため０リング８がはめ込まれている。
【００１６】
［ホールディング・ドライブサブ］
前記ヒッティングサブ７は、下方のやや大径の頭部７ａが前記ビットサブ２の上方受部２ｄに螺着して固定されており、その上方の小径の軸部７ｂがホールディング・ドライブサブ９に摺動可能に差し込まれ、中央に設けた中空路を連通可能に接続する。
前記ホールディング・ドライブサブ９は、ダウンザホールドリル本体２０に通常のドライブサブに替えて取り付ける部品であって、スプラインは形成されておらず、前記ヒッティングサブ７と対応するシリンダー状に内径が設定されている。
図中、符号１０はハンマー本体の内部部品となるビットリテーナリング、１１は同様に内部部品となるＯリングである（図６参照）。
【００１７】
［ダウンザホールドリル本体］
ダウンザホールドリル本体２０は、小径で能力の低い公知構成のエアーハンマーを用いている。
そして、ホールディング・ドライブサブ９を接続したダウンザホールドリル本体２０の上部に連結軸部２０ａが形成されており、ハンマサブ２２の中空孔内に設けられた下方受部２２ｂを嵌合し螺着している。
【００１８】
また、上記中空孔内にはスプリング２１を介してインナパイプコネクタ２４を嵌挿しており、該インナパイプコネクタ２４は、トップサブ２９の中空孔を貫通して後方へ突出している。
符号２３はインナパイプコネクタ２４の前方に外嵌されるＯリング、２６はハンマーサブ２２の後端に外嵌されるＯリング、２５はスナップリングである。
【００１９】
［ハンマサブ］
前記ハンマサブ２２は、二重管構造となっており、中途位置で大径に突出する受圧フランジ２２ａを有している。
該受圧フランジ２２ａの下方にあたる中空孔の内周面には下方受部２２ｂが形成されており、ダウンザホールドリル本体２０の上端側の外周面に形成された連結軸部２０ａと螺着しうるようになっている。
またハンマサブ２２は、トップサブ２９の前方凹部２９ａに嵌合しており、前記受圧フランジ２２ａとトップサブ２９の前方凹部２９ａとの間にべべルスプリング２７が介設されている。
また前記トップサブ２９は、その下部が前記ケーシング１８の上部に嵌合し、嵌合部分で螺着により接続されている。
符号２８はトップサブ２９に外嵌されるＯリングである。
【００２０】
そこで、ダウンザホールドリル本体２０は、ホールディング・ドライブサブリテーナ１７と、ホールディング・ドライブサブ９とを受圧側とし、べべルスプリング２７の圧縮力によって、ケーシング１８内の定位置に配置される。
【００２１】
［トップサブ］
前記トップサブ２９には、給気管３５付きの二重管ドリルロッド３０の下端が、トップサブ２９を回転可能に接続される。
【００２２】
［二重管ドリルロッド］
二重管ドリルロッド３０は、図３に示すように、下方に前記トップサブ２９の突出部分を嵌合して回転可能に支持する受部３１を有し、上方に前記トップサブ２９の突出部分と略同一形状の突部３２を有している。
また、外周壁には、軸線を中心にした外周壁面に等間隔に突条が設けられており断面略多角形状のケリーバーとなって、図示しないロータリーテーブルによって回転可能となっている。
そして、受部３１と突部３２の間にカバーパイプ３３が固定されており、該カバーパイプ３３内に摺動自在に給気管３５が内蔵されている。
そして、給気管３５の下端には、前記インナパイプコネクタ２４の上端に形成された係止部２４ａに対応する係止部３５ａが設けられており、着脱可能に連結されている。
【００２３】
［二重管ホイスティングエアスイべル］
二重管ドリルロッド３０の上端には、図４に示すように、二重管ホイスティングエアスイべル４０が連結される。
この二重管ホイスティングエアスイべル４０は、下方に前記二重管ドリルロッド３０の突部３２と同様の構成で、該突部３２を嵌合して連結するための受部４１を有しており、また前記給気管３５の上端に形成された係合部３５ｂと係止する係合部４５ａを有するインナパイプ部４５と、該インナパイプ部４５に接続されて中心線に沿って延び、先端が曲成されたエアー導入口部４２とを有している。
【００２４】
該エアー導入口部４２には、エアーポンプなどが接続されてダウンザホールドリル本体を駆動する圧気供給する主ラインとなっている。
また、二重管ホイスティングエアスイべル４０の中途位置から外方へ延びる補助導入口部４３が設けられれており、前記インナパイプ部４５で区切られる外側に補助流路が形成されている。
【００２５】
［動作原理］
上記構成からなっているので、本装置では、ダウンザホールドリル本体２０へのエアー供給ラインＬ１と、スライム排出用の水、泥水やエアー等の第２流体圧供給ラインＬ２の２系統を独立させて内蔵している（図１０、図１１参照）。
そして、それぞれの供給ラインＬ１、Ｌ２は二重管構造となっているため、ロッド３０の接続時にもワンアクションで接続できるようになっている。
【００２６】
ビットを取り付けたロッドを回転させながら給進して穿孔する通常のマッドロータリーボーリング時には、泥水（水やエアーなどでもよい）は図１０のように二重管ホイスティングエアスイべル４０から二重管ドリルロッド３０を経由する第２流体圧供給ラインＬ２を通る。
即ち、泥水は、チェックバルブとヒッティングサブ７に取り付けた０リング８によって内蔵されたダウンザホールドリル本体２０の内部の通路に逆流することはない。
【００２７】
マッドロータリーボーリングだけでは掘削速度が低下する場合には、ダウンザホールドリル本体２０を作動させる。
この場合、図１１に示すように、ダウンザホールドリル本体２０を作動させるエアーは、主ラインＬ１を通り、排出される。
【００２８】
また、この圧気だけではスライムを十分に排出することができないので、泥水などの補助流体やエアーを補助ラインＬ２から供給する。
ここで、ダウンザホールドリル本体２０を駆動するエアーの圧力は、泥水などの補助流体やエアーの圧力よりも２Ｍｐａ以上高く設定することが好ましい。
２Ｍｐａに満たないと汚水やスライムが逆流するからである。
【００２９】
また、ダウンザホールドリル本体２０を作動させている場合、ドリルストリングス全体を孔底より引き上げれば、通常のハンマーと同様にダウンザホールドリル本体２０に供給するエアーが外へ抜けて打撃が停止し、ビットなどを洗浄などしてフラッシングすることができる。
この発明は上記実施例に限定されるものではなく、その他、要するにこの発明の要旨を変更しない範囲で種々設計変更しうるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】打撃機構付きロックビット装置の装置本体下部を示す断面図である。
【図２】ダウンザホールドリル本体・ドライブサブ部詳細断面図である。
【図３】装置本体上部となる二重管ドリルロッドの断面図である。
【図４】二重管ホイスティングエアスイベルの断面図である。
【図５】打撃機構付きロックビット装置の取付用分解断面図であって、（ａ）はビットサブまでの図、（ｂ）はホールディング・ドライブサブリテーナまでの図である。
【図６】図５（ａ）に続く分解断面図である。
【図７】図５（ｂ）に続く取付用分解断面図である。
【図８】（ａ）は図６、図７に続く取付用分解断面図、（ｂ）は図８（ａ）に続く取付用分解断面図である。
【図９】図５〜図８の全体を説明する図である。
【図１０】第２流体圧供給ラインのみを使用する場合の説明図である。
【図１１】エアー供給ラインと 第２流体圧供給ラインの両方を使用する場合の説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    ローラロックビット
２    ビットサブ
７    ヒッティングサブ
９    ホールディング・ドライブサブ
１２    ドライブサブ
１３    ブレークアウトリング
１４    ドライブサブブッシュ
１５    ビットリテーナリング
１７    ホールディング・ドライブサブリテーナ
１８    ケーシング
２０    内蔵ダウンザホールドリル本体
２２    ハンマサブ
２７    べべルスプリング
２９    トップサブ
Ｃ    チェックバルブ
Ｌ１  エアー供給ライン
Ｌ２  第２流体圧供給ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007291693.tif 000009
【図８】
2007291693.tif 000010
【図９】
2007291693.tif 000011
【図１０】
2007291693.tif 000012
【図１１】
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